آیا شبکه های ۵G واقعاً خطرناک هستند؟

در حالی که بسیاری بر این باورند که ارتباط ۵G می تواند مسیرهای جدیدی پیش روی صنعت و فناوری بگذارد، بخشی دیگر بابت خطراتی که گفته می شود این فناوری برای سلامتی و بقای انسان دارد نگران هستند. چندی قبل بود که در بسیاری از مناطق اروپا اعتراضاتی با هدف جلوگیری از گسترش شبکه های مخابراتی ۵G صورت گرفت؛ اما به راستی این باورها چقدر منطقی هستند و آیا جدیدترین شواهد و مدارک این ادعا را تایید می کنند؟

بدون شک یکی از مهم ترین رویدادهای رخ داده در طی سال ۲۰۲۰ میلادی، معرفی و گسترش شبکه های ارتباطی ۵G در بخشی از نقاط دنیا بود. نسلی جدید از فناوری های مخابراتی که بسیاری از تحلیل گران و صاحب نظران بر این باورند که می تواند در طی سال های آینده دنیا را دگرگون کند و برای بسیاری از مسائل موجود راه حلی جدید و دائمی ارائه دهد. با وجود این، برخی بر این باورند که استفاده از این فناوری خطرات جدی را برای سلامتی انسان ها به همراه دارد.

این روزها بسیاری از اپراتورهای مخابراتی در سرتاسر دنیا مشغول ارتقا شبکه های اختصاصی خود هستند تا زمینه را برای راه اندازی و گسترش ارتباط پرسرعت ۵G فراهم کنند. در کشورمان هم به تازگی هردو اپراتور بزرگ کشور کار راه اندازی این شبکه را به صورت آزمایشی آغاز کرده اند و انتظار می رود که در سال آینده پوشش وسیع تری از این شبکه در دسترس عموم کاربران قرار گیرد.

همزمان با گسترش پوشش شبکه های ۵G در سرتاسر دنیا، اطلاعات مردم از نحوه عملکرد و فناوری های مورد استفاده در آن ها هم در حال افزایش است. به عنوان مثال در حال حاضر بخش عمده ای از افراد می دانند که شبکه های ۵G در فرکانس کاری بسیار بالاتری نسبت به فرکانس شبکه های ۴G LTE فعالیت می کنند. این موضوع سبب شده است که بسیاری از آن ها بابت تاثیر این افزایش فرکانس بر روی سلامتی انسان ها نگران باشند.

البته هنوز هم با گذشت چندسال از گسترش شبکه های ۳G و ۴G نگرانی بابت سلامتی امواج و فرکانس آن ها میان مردم وجود دارد؛ اما آن ها امیدوار هستند که در بدترین حالت، شبکه های ۵G نیز همین سطح خطر را ایجاد کرده و نسبت به آن ها اثر سوی بیشتری نداشته باشند.

اما نگاهی به نتایج جدیدترین بررسی های صورت گرفته بر روی امواج این شبکه های پرسرعت می تواند ضمن روشن تر کردن موضوع، به خوبی ما را از میزان این خطر و تاثیر آن ها بر روی سلامتی انسان ها آگاه  کند.

امواج میلی متری در شبکه های ۵G چه امواجی هستند؟

تاکنون اپراتورها به منظور برقراری ارتباطات مخابراتی از محدوده فرکانسی ۶۰۰ مگاهرتز تا ۲٫۶ گیگاهرتز استفاده می کردند. محدوده ای که با عنوان امواج کوتاه مایکروویو شناخته می شود. با وجود این، در شبکه های ۵G، امواج فرکانسی بالاتری مورد استفاده قرار می گیرد. امواجی که معمولاً آن ها را با عنوان امواج میلی متری معرفی می کنند.

البته باید توجه داشت که در حال حاضر اپراتورهایی نظیر T-Mobile و Sprint در کشور آمریکا از امواج با فرکانس پایین و در محدوده ۶۰۰ مگاهرتز تا ۲٫۵ گیگاهرتز نیز برای شبکه های ۵G خود استفاده می کنند، اما باید گفت که آن ها به منظور اینکه بتوانند حداکثر سرعت و قابلیت های این شبکه را در اختیار کاربران قرار دهند به امواج با فرکانس بالاتری نیاز دارند. امواجی با فرکانس ۳٫۵، ۶ و حتی ۳۰ گیگاهرتز و حتی بالاتر از آن. فرکانس ۳۰ گیگاهرتز دقیقاً جایی است که امواج میلی  متری آغاز می شوند.

در متون تخصصی و علمی معمولاً امواج با فرکانس در محدوده ۳۰ تا ۳۰۰ گیگاهرتز را «امواج میلی متری» یا «mmWave» می نامند. شبکه های ۵G که از این محدوده برای برقراری ارتباط و انتقالات اطلاعات استفاده می کنند نیز با عنوان mmWave شناخته می شوند. البته این شبکه ها گاهی از اوقات از امواج با فرکانس پایین تر و در محدوده ۲۴ گیگاهرتز نیز استفاده می  کنند. این شبکه هایِ ۵G مبتنی بر فرکانس های پایین نیز با عنوان «Sub-6GHz» نشان داده می شوند.

اگرچه سرعت در شبکه های mmWave بسیار بهتر از شبکه های با فرکانس پایین است، اما باید توجه داشت که این ارتباط محدوده عملکرد بسیار کوچکی دارد و برای استفاده از آن باید فاصله کاربران از دکل های مخابراتی آن ها حداکثر یک خیابان باشد. به همین دلیل استفاده از آن ها در مناطق حاشیه شهر و روستایی امکان پذیر نیست. استفاده از این شبکه در مناطق شهری نیز با مشکلاتی همراه است؛ چرا که امواج با فرکانس  بالای آن ها به راحتی توسط اشیا و حتی درختان مسدود می شود.

این مشکلات سبب شده است که شبکه های ۵G مبتنی بر فرکانس های بالا و از نوع mmWave هزینه راه اندازی بالایی داشته و تجهیزات مورد استفاده در آن ها هم مصرف انرژی بالایی داشته باشند. حتی گوشی هایی که قرار است به این شبکه متصل شوند نیز مصرف انرژی قابل توجهی خواهند داشت.

در حال حاضر اغلب گوشی های مجهز به ارتباط ۵G، به منظور دریافت اطلاعات از امواج با فرکانس پایین استفاده می کنند. این امواج، فرکانسی نزدیک به فرکانس در حال استفاده در شبکه های ۴G دارند. با وجود این، بخشی از گوشی های هوشمند نیز هستند که می توانند در هنگام اتصال به شبکه ۵G بعضی از اپراتورها، از امواج با فرکانس بالا و در محدوده ۳۰ گیگاهرتز (امواج میلی متری) استفاده کنند. به عنوان مثال هم اکنون دو گوشی وان پلاس ۸ و گلکسی A71 در هنگام اتصال به شبکه ۵G اپراتور Verizon از این امواج استفاده می کنند.

در میان سری گوشی های آیفون ۱۲ که مدتی است از عرضه آن ها به بازار می گذرد هم تنها بعضی از مدل های آن ها از شبکه های mmWave پشتیبانی می کنند. اپل اعلام کرده است تمامی گوشی های آیفون ۱۲ عرضه شده در کشور آمریکا می توانند از مزایای این نوع از شبکه های ۵G بهره مند شوند؛ اما گوشی های عرضه شده در دیگر کشورها تنها از شبکه های ۵G از نوع Sub-6GHz پشتیبانی می کنند.

در هر صورت باید گفت که امواج میلی متری تنها در محدوده فرکانسی ۳۰ تا ۳۰۰ گیگاهرتز قابل دسترس هستند؛ چرا که فرکانس ۳۰ گیگاهرتز معادل با طول موج ۱۰ میلی متر است و فرکانس ۳۰۰ گیگاهرتز هم با طول موج ۱ میلی متر معادل می شود. به این ترتیب حتی اگر در آینده باندهای مخابراتی با فرکانس بالا هم برای استفاده شبکه های ۵G آزاد شوند بازهم به احتمال فراوان این فناوری ارتباطی به محدوده امواج میلی متری محدود باقی خواهد ماند. گفته می شود در حال حاضر عموم شبکه های ۵G از نوع mmWave به فرکانس ۴۰ گیگاهرتز محدود هستند.

اکنون که با انواع مختلف شبکه های ۵G و محدوده عملکرد فرکانسی آن ها آشنا شدیم می توانیم به سوال مهم و اساسی زیر پاسخ دهیم.

آیا امواج میلی متری شبکه های ۵G امن هستند؟

امواج الکترومغناطیسی با افزایش فرکانس، سطح بالاتری از انرژی را در اختیار می گیرند. به همین دلیل است که امواج میلی متری در شبکه های mmWave نسبت به امواج قابل استفاده در شبکه های Sub-6GHz، سطح انرژی بالاتری دارند. اکنون بخشی از افراد معتقد هستند که افزایش فرکانس  در امواج میلی متری و شبکه های mmWave می تواند به سلامتی انسان ها آسیب وارد کند. خوشبختانه باید گفت این تفکر تا حدود زیادی غلط است.

شاید در وهله اول تصور کنیم امواج با فرکانس ۳۰ گیگاهرتز می توانند خطرناک باشند، اما به سادگی می توان گفت که این امواج با امواج پر انرژی که می توانند به سلامتی انسان ها آسیب وارد کنند فاصله فراوانی دارند. در واقع باید گفت سطح انرژی امواج قابل استفاده در شبکه های mmWave حتی به سطح انرژی امواجی که می توانند خطرناک باشند نزدیک هم نیست. این موضوع حتی در مورد امواج با فرکانس ۳۰۰ گیگاهرتز هم صدق می کند.

بنا به دلایلی، در حال حاضر انبوهی از امواج الکترومغناطیسی با فرکانس های بسیار بالاتر در سطح زمین وجود دارد که میزان آن ها حتی از حدود استاندارد نیز گذشته است و آن ها می توانند نسبت به امواج شبکه های ۵G بسیار خطرناک تر باشند. در قیاس با این امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بسیار بالا، نه تنها امواج با فرکانس ۳۰ گیگاهرتز بلکه امواج ۳۰۰ گیگاهرتزی نیز خطرناک محسوب نمی شوند.

به نظر می رسد پاسخ به سوال کلیدی زیر می تواند موضوع این بحث را روشن تر کند.

فراتر از امواج میلی متری، در محیط اطراف چه امواج دیگری وجود دارد؟

تاکنون متوجه شدیم که امواج میلی متری و قابل استفاده در شبکه های ۵G به قدری قدرتمند نیستند که بتوانند برای انسان ها مضر باشند؛ اما اکنون این سوال مطرح می شود که چه امواجی در فضای زمین وجود دارد که می تواند سلامتی موجودات زنده را به خطر بی اندازد.

همانطور که در بالا گفته شد امواج میلی متری می توانند تا باندهای فرکانسی ۳۰۰ گیگاهرتز را اشغال کنند. در این حالت بلندترین طول موج این امواج به ۱ میلی متر می رسد. باید گفت که این فرکانس پایان محدوده امواج ماکروویو از کلیه پرتوهای الکترومغناطیسی است و پس از آن با امواج فروسرخ یا مادون قرمز (Infrared) روبرو می شویم.

در طیف پرتوهای الکترومغناطیسی، محدوده وسیع فروسرخ فرکانس های ۳۰۰ گیگاهرتز تا ۳۸۵ تراهرتز (هر تراهرتز معادل ۱۰۰۰ گیگاهرتز) را اشغال می کند تا این امواج بتوانند طولی موجی از ۱ میلی متر (کوتاه ترین طول موج امواج ماکروویو) تا ۷۸۰ نانومتر (هر نانومتر معادل ۰٫۰۰۱ میلی متر) را در اختیار بگیرند.

امواج فروسرخ بر روی سطح زمین مصارف بسیار زیادی دارند و اگرچه فرکانس آن ها می تواند حتی به ۳۸۵ تراهرتز برسد بازهم نمی توان آن ها را جز پرتوهای الکترومغناطیسی خطرناک دسته بندی کرد. جالب است اگر بدانید که بیش از نیمی از انرژی خورشید که به سطح زمین می رسد و موجودات زنده آن را به عنوان گرما حس می کنند به صورت امواج فروسرخ تابیده می شود. این محدوه از امواج الکترومغناطیسی همچنان توسط چشم قابل مشاهده نیستند.

با افزایش فرکانس و انرژی امواج الکترومغناطیسی، پس از پرتوهای فروسرخ نوبت به امواجی با طول موج ۷۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر می رسد که می توانند محدوده فرکانسی ۴۳۰ تا ۷۹۰ تراهرتز را در اختیار بگیرند. این محدوده امواج نیز با عنوان «نور مرئی» شناخته می شوند. امواجی که همه روزه آن ها را با چشم مشاهده می کنیم و به خودی خود برای انسان ها خطرناک نیستند.

عنوان	بازه طول موجی	بازه فرکانسی
امواج رادیویی	۱۰۰ هزار کیلومتر تا ۱ متر	۳ هرتز تا ۳۰۰ مگاهرتز
امواج ماکروویو	۱متر تا ۱ میلی متر	۳۰۰ مگاهرتز تا ۳۰۰ گیگاهرتز
امواج مادون قرمز	۱ میلی متر تا ۷۰۰ نانومتر	۳۰۰ گیگاهرتز تا ۴۳۰ تراهرتز
امواج مرئی	۷۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر	۴۳۰ تا ۷۹۰ تراهرتز
امواج فرابنفش	۴۰۰ تا ۱۰ نانومتر	۷۹۰ تراهرتز تا ۳۰ پتاهرتز
پرتو ایکس	۱۰ تا ۰٫۰۱ نانومتر	۳۰ پتاهرتز تا ۳۰ اگزاهرتز
پرتوهای گاما	کمتر از ۰٫۰۱ نانومتر	بیشتر از ۳۰ اگزاهرتز

 

پس اوضاع چه زمانی خطرناک می شود؟

اما بالاخره امواجی که پس از طیف های مرئی ظاهر می شوند ما را وارد بخش پرتوهای خطرناک می کنند. این بخش از امواج با عنوان فرابنفش (Ultraviolet) شناخته می شوند و محدوده طول موجی ۴۰۰ تا ۱۰ نانومتر، معادل ۷۹۰ تراهرتز تا ۳۰ پتاهرتز (هر پتاهرتز معادل است با ۱ میلیون گیگاهرتز) را اشغال می کنند.

معمولاً ابتدای بازه طول موجی از پرتوهای فرابنفش به عنوان امواج مضر دسته بندی نمی شود؛ اما با گذر به پرتوهای با طول موج پایین تر، از محدوده امواج غیریون ساز به امواج یوننده یا یون ساز می رسیم که می توانند برای انسان و دیگر موجودات زنده خطرناک باشند.

پرتوهای یون ساز یا یوننده نوعی از امواج الکترومغناطیسی هستند که انرژی لازم برای برهم زدن ساختار مولکولی یا اتمی مواد مختلف را دارند. به این ترتیب این نوع از پرتوها می توانند در ماهیت مواد مختلف تغییر ایجاد کنند و از این رو مطمئناً برخورد آن ها به بدن انسان و دیگر موجودات زنده نیز می تواند خطرناک باشد. به این ترتیب باید گفت بخشی از پرتوهای فرابنفش می توانند موجب تغییر ماهیت مولکول ها و اتم ها شوند و باید از آن ها دوری کرد.

پس از پرتوهای فرابنفش و با کوچکتر شدن طول موج به پرتوهای ایکس می رسیم که محدوده طول موجی ۱۰ نانومتر تا ۰٫۱ نانومتر یا محدوده فرکانسی ۳۰ پتاهرتز تا ۳۰ اگزاهرتز (EHZ) را شامل می شود. تمامی پرتوهایی که با کوچک تر شدن طول موج پس از پرتوهای فرابنفش ظاهر می شوند در دسته امواج یوننده یا یون ساز قرار می گیرند و باید آن ها را خطرناک بنامیم.

به این ترتیب پرتوهای ایکس هم باید جز پرتوهای یون ساز دسته بندی  شوند. البته باید توجه داشت که تابش میزان کم و در کوتاه مدت از این پرتو می تواند خطرات ناچیزی داشته باشد و حتی در علوم پزشکی برای تصویربرداری از اعضای بدن انسان مورد استفاده قرار بگیرد.

پایان طیف امواج الکترومغناطیسی نیز به پرتوهای گاما مربوط می شود که طول موج آن ها کمتر از ۰٫۱ نانومتر است و فرکانس آن ها نیز از ۳۰ اگزاهرتز تجاوز می کند. این نوع از پرتوها به دلیل ماهیت خود می توانند به راحتی در مواد مختلف نفوذ کنند و به همین دلیل از آن ها تحت شرایط بسیار ویژه و به صورت کاملا کنترل شده استفاده و نگهداری می شود. این پرتوها نیز در علوم دارویی و صنایع مختلف کاربردهایی دارند.

جمع بندی و صحبت پایانی

با این تفاصیل باید گفت که پرتوها و امواج الکترومغناطیسی در دو بخش یون ساز و غیر یون ساز دسته بندی می شوند. امواج یون ساز شامل پرتوهای فرابنفش، ایکس و گاما می شود و برای انسان و دیگر موجودات زنده خطرناک هستند. اما دیگر پرتوها در دسته غیر یون ساز معرفی می شوند و قرارگرفتن در معرض آن ها خطراتی به دنبال ندارد.

در بالا دیدیم که شبکه های مخابراتی ۵G از امواج با فرکانس بالا استفاده می کنند و این امواج در قیاس با امواجی که در دیگر شبکه های مخابراتی مورد استفاده قرار می گیرد از فرکانس بیشتری برخوردار هستند؛ اما باید توجه داشت که حتی این امواج با فرکانس بالا نیز در بخش پرتوهای ماکروویو و امواج میلی متری دسته بندی می شوند و به این ترتیب می توان آن ها را در رده امواج غیر یون ساز و غیرخطرناک به شمار آورد.

اگرچه عبارت «امواج میلی متری» در ظاهر امر خطرناک تصور می شود، اما باید گفت که طول موج و فرکانس عملکرد آن ها از پرتوهای خطرناک برای انسان و موجودات زنده فاصله بسیار زیادی دارد. به همین دلیل می توان گفت که شبکه های مخابراتی ۵G به خودی خود نمی توانند خطرناک محسوب شوند و استفاده از آن ها در زندگی روزمره در کنار اینکه قابلیت ها و امکانات جدیدی را در اختیار قرار می دهند، برای سلامتی مضر هم نیست.

البته باید توجه داشت که ممکن است امواج میلی متری قابل استفاده در شبکه های ۵G در طولانی مدت اثرات مخربی را بر روی سلامتی موجودات زنده ایجاد کند. مطمئناً بررسی این موضوع به پژوهش های گسترده تر و وسیع تری نیاز دارد. با وجود این، حداقل در اینجا متوجه شدیم که این امواج نمی توانند در کوتاه مدت خطراتی را برای سلامتی به دنبال داشته باشند.